Cientistas descobrem o nutriente que sobrecarrega a energia celular

Thorsten Hoppe, do Instituto de Genética da Universidade de Colônia e do Grupo de Excelência em Pesquisa do Envelhecimento do CECAD, identificou agora um novo caminho biológico que mostra como o aminoácido leucina fortalece o desempenho mitocondrial. O seu trabalho revela que a leucina estabiliza importantes proteínas mitocondriais, aumentando a capacidade da organela de produzir energia. O estudo, intitulado “A leucina inibe a degradação das proteínas da membrana mitocondrial externa para adaptar a respiração mitocondrial”, foi publicado em Biologia Celular da Natureza.

Como a leucina apoia a produção de energia

A leucina é um dos aminoácidos essenciais, ou seja, deve ser obtida através da alimentação. É um componente chave da síntese protéica e é abundante em alimentos ricos em proteínas, como carne, laticínios e legumes, como feijão e lentilha. Os pesquisadores descobriram que a leucina ajuda a proteger certas proteínas da membrana externa das mitocôndrias contra a quebra. Estas proteínas são vitais porque transportam outras moléculas metabólicas para as mitocôndrias para gerar energia. Ao preservá-los, a leucina permite que as mitocôndrias funcionem de forma mais eficiente, resultando em maior produção de energia dentro da célula.

“Ficamos entusiasmados ao descobrir que o estado nutricional de uma célula, especialmente os seus níveis de leucina, tem impacto direto na produção de energia”, disse o Dr. Qiaochu Li, o primeiro autor do estudo. “Este mecanismo permite que as células se adaptem rapidamente ao aumento da demanda energética durante períodos de abundância de nutrientes”.

O estudo revelou também que uma proteína chamada SEL1L desempenha um papel importante neste processo. SEL1L faz parte do sistema de controle de qualidade da célula que identifica e remove proteínas defeituosas ou mal dobradas. A leucina parece reduzir a atividade do SEL1L, o que diminui a degradação das proteínas mitocondriais e melhora o desempenho mitocondrial. “A modulação dos níveis de leucina e SEL1L pode ser uma estratégia para aumentar a produção de energia”, disse Li. “No entanto, é importante proceder com cautela. SEL1L também desempenha um papel crucial na prevenção do acúmulo de proteínas danificadas, o que é essencial para a saúde celular a longo prazo.”

Implicações mais amplas para a saúde e a doença

Para explorar o impacto mais amplo das suas descobertas, os investigadores estudaram o processo no organismo modelo Caenorhabditis elegans. Eles descobriram que problemas no metabolismo da leucina podem prejudicar a função mitocondrial e até causar problemas de fertilidade. Quando a equipe examinou células humanas de câncer de pulmão, descobriu que certas mutações que afetam o metabolismo da leucina realmente ajudam as células cancerígenas a sobreviver, destacando um fator importante para futuras estratégias de tratamento do câncer.

Estas descobertas mostram que os nutrientes que consumimos fazem mais do que simplesmente alimentar o corpo – eles influenciam ativamente a forma como a energia é produzida dentro das células. Ao descobrir como a leucina afecta o metabolismo mitocondrial, o estudo aponta para potenciais novos alvos terapêuticos para condições ligadas à redução da produção de energia, incluindo cancro e distúrbios metabólicos.

Esta pesquisa recebeu apoio da Estratégia de Excelência da Alemanha como parte do CECAD e de vários Centros de Pesquisa Colaborativa financiados pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG). O financiamento adicional veio do Conselho Europeu de Pesquisa por meio do ERC Advanced Grant “Cellular Strategies of Protein Quality Control-Degradation” (CellularPQCD) e da Fundação Alexander von Humboldt.